(57)【要約】【課題】リボザイムを提供することであって、このリボザイムの触媒活性は、リボザイムに結合しそして標的核酸への結合または標的核酸の切断に影響を与えるリガンドの存在により、調節または制御し得る。【解決手段】別個の標的されるＲＮＡ分子を切断するリボザイム配列および合成されそしてリガンドへの結合能力について選択されるＲＮＡ配列を含む調節可能なリボザイム分子であって、ここで該リガンドの結合が、該標的されるＲＮＡに対する該リボザイムの活性を変化させる、リボザイム分子。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
別個の標的されるＲＮＡ分子を切断するリボザイム配列およびリガンドに結合するＲＮＡ配列を含む調節可能なリボザイム分子であって、ここで該リガンドの結合が、該標的されるＲＮＡに対する該リボザイムの活性を変化させ、該調節可能なリボザイム分子が以下の工程：
標的されるＲＮＡ分子を切断するリボザイム活性を有する配列に連結されるべき、長さにして２０と１００との間のヌクレオチドのランダムヌクレオチド配列を提供する工程；
該ランダム配列の変異を促進する条件下で、該ランダム配列の変異を促進する条件下で、該ランダム配列を増幅する工程であって、該ランダム配列の変異によって変異配列が生成される工程；
該リボザイムの活性を改変するために用いられるリガンドに、該リボザイムが該リガンドに結合するに好ましい条件下で、変異配列を曝す工程；
該リガンドに結合しない変異配列を除去する工程；
該リガンドに結合する変異配列が得られるまで、該増幅工程および該結合工程を繰り返す工程；
該リガンドに結合する変異配列の各々を該リボザイム配列に連結してリボザイム−リガンド結合性配列を形成する工程；
リボザイム−リガンド結合性配列を、該リガンドに曝す工程；および
該リガンドが該リガンド結合性配列に結合した場合および結合していない場合の、該リボザイムの活性の変化についてスクリーニングする工程
によって生成される、調節可能なリボザイム分子。
【請求項２】
前記リガンドが、核酸分子、タンパク質、多糖、糖、有機分子および無機分子からなる群から選択される、請求項１に記載のリボザイム分子。
【請求項３】
前記リボザイムが、ハンマーヘッドリボザイム、アクスヘッドリボザイム、イモリサテライトリボザイム、テトラヒメナリボザイム、およびＲＮＡアーゼＰからなる群から選択されるリボザイム由来である、請求項１に記載のリボザイム分子。
【請求項４】
前記リボザイムが、ＲＮＡアーゼＰについての外部ガイド配列である、請求項１に記載のリボザイム分子。
【請求項５】
前記リガンドが結合すると、前記リボザイムが不活化される、請求項１に記載のリボザイム分子。
【請求項６】
前記リガンドが結合すると、前記リボザイムが活性化される、請求項１に記載のリボザイム分子。
【請求項７】
前記リガンドが、細胞中に見出される産物であり、そして前記リボザイムの活性が、該細胞中で該リガンドに結合することにより変化する、請求項２に記載のリボザイム分子。
【請求項８】
前記リガンドが、前記調節可能なリボザイム分子を含む細胞に外因的に投与される、請求項１に記載のリボザイム分子。
【請求項９】
遺伝子と組み合わせて、調節可能なリボザイムをコードする核酸分子であって、ここで、該調節可能なリボザイムが、別個の標的されるＲＮＡ分子を切断するリボザイム配列および合成されそしてリガンドへの結合能力について選択されたＲＮＡ配列を含み、ここで、該リガンドの結合が、該標的されるＲＮＡに対する該リボザイムの活性を変化させる、核酸分子。
【請求項１０】
前記遺伝子に隣接する核酸配列をさらに含み、ここで該配列が、前記リボザイムの基質である、請求項９に記載の分子。
【請求項１１】
前記配列が、前記遺伝子の５'および３'側にある、請求項１０に記載の分子。
【請求項１２】
プロモーターおよびマルチクローニング部位をさらに含む、請求項９に記載の分子であって、ここで、前記調節可能なリボザイムまたは前記で遺伝子が該プロモーターの制御下にあり、そして、該マルチクローニング部位が該遺伝子に隣接している、請求項９に記載の分子。
【請求項１３】
前記遺伝子が、前記リボザイムの活性を調節する産物をコードする、請求項９に記載の分子。
【請求項１４】
調節可能なリボザイム分子の作製方法であって、該リボザイム分子が、別個の標的ＲＮＡ分子を切断するリボザイム配列およびリガンドに結合するＲＮＡ配列を含み、ここで、該リガンドの結合が、該標的されるＲＮＡに対する該リボザイムの活性を変化させ、該方法は、以下の工程：
標的されるＲＮＡ分子を切断するリボザイム活性を有する配列に連結されるべき、長さにして２０と１００との間のヌクレオチドのランダムヌクレオチド配列を提供する工程；
該ランダム配列の変異を促進する条件下で、該ランダム配列を増幅する工程であって、該ランダム配列の変異によって変異配列が生成される工程；
該リボザイムの触媒活性を改変するために用いられるリガンドに、該リボザイムが該リガンドに結合するに好ましい条件下で、変異配列を曝す工程；
該リガンドに結合しない変異配列を除去する工程；
該リガンドに結合する変異配列が得られるまで、該増幅工程および該結合工程を繰り返す工程；
該リガンドに結合する変異配列の各々を該リボザイム配列に連結してリボザイム−リガンド結合性配列を形成する工程；
リボザイム−リガンド結合性配列を、該リガンドに曝す工程；ならびに
該リガンドが該リガンド結合性配列に結合した場合および結合していない場合の、該リボザイムの活性の変化についてスクリーニングする工程であって、ここで、リボザイム活性の変化によって、リボザイム−リガンド結合性配列を調節可能なリボザイム分子として同定する、工程；
を包含する、方法。
【請求項１５】
インビトロまたは単離された細胞の中における標的ＲＮＡ分子の制御される切断のための方法であって、該方法は、該標的ＲＮＡ分子が切断されるべき部位に、調節可能なリボザイム分子を提供する工程を包含し、該調節可能なリボザイム分子が、標的されるＲＮＡ分子を切断するリボザイム配列およびリガンドに結合するリガンド結合配列を含み、ここで、該リガンドの結合が、該標的されるＲＮＡに対する該リボザイムの活性を変化させ、ここで、該標的されるＲＮＡの切断が該リガンドの存在または非存在によって制御される、方法。
【請求項１６】
前記リガンドが、核酸分子、タンパク質、多糖、糖、有機分子および無機分子からなる群から選択される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記リボザイムが、ハンマーヘッドリボザイム、アクスヘッドリボザイム、イモリサテライトリボザイム、テトラヒメナリボザイム、およびＲＮＡアーゼＰからなる群から選択されるリボザイム由来である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記リボザイムが、ＲＮＡアーゼＰに対する外部ガイド配列である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記リガンドが前記分子に結合すると、前記リボザイムが不活化される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記リガンドが前記分子に結合すると、前記リボザイムが活性化される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記リガンドが、細胞中に見出される産物であり、そして前記リボザイムの活性が該細胞中で該リガンドに結合することにより変化する、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
前記リガンドが、ウイルスに感染した細胞中に見出される産物であり、そして前記リボザイムが、該リガンドに結合することにより活性化される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
請求項１５に記載の方法であって、前記調節可能なリボザイム分子が、以下の工程：
標的されるＲＮＡ分子を切断するリボザイム活性を有する配列に連結されるべき、長さとして２０と１００との間のヌクレオチドであるランダムヌクレオチド配列を提供する工程；
該ランダム配列の変異を促進する条件下で、該ランダム配列を増幅する工程であって、ここで、該ランダム配列の変異によって変異配列が生成される工程；
該リボザイムの活性を改変するために用いられるリガンドに、該リボザイムが該リガンドに結合するに好ましい条件下で、変異配列を曝す工程；
該リガンドに結合しない変異配列を除去する工程；
該リガンドに結合する変異配列が得られるまで、該増幅工程および該結合工程を繰り返す工程；
リボザイム−リガンド結合性配列を、該リガンドに曝す工程；ならびに
該リガンド結合性配列に該リガンドが結合した場合および結合していない場合の、該リボザイムの活性の変化についてスクリーニングする工程；
により作製される、方法。
【請求項２４】
請求項１５に記載の方法であって、前記調節可能なリボザイム分子が、以下の工程：
前記リボザイム配列に連結される、長さにして２０〜１００ヌクレオチドのランダムヌクレオチド配列を提供する工程；
該ランダム配列を増幅する工程であって、該ランダム配列の変異によって変異配列が生成される工程；
前記リガンドに、該変異配列が該リガンドに結合するに好ましい条件下で、変異配列を曝す工程；
該リガンドに結合しない変異配列を除去する工程；
該リガンドに結合する変異配列が得られるまで、該増幅工程および該曝す工程を繰り返す工程であって、ここで、該リガンドに結合する変異配列がリガンド結合性配列でありそして、該リガンド結合性配列および該リボザイム配列がともにリボザイム結合分子である、工程；
リボザイム−リガンド結合性分子を、該リガンドに曝す工程；ならびに
該リガンドが該リガンド結合性配列に結合した場合および結合していない場合の、該リボザイムの活性の変化についてスクリーニングする工程であって、ここリボザイム結合活性の変化がリボザイム−リガンド結合性配列を調節可能リボザイム分子として同定する、工程；
を包含する、方法。
【請求項２５】
前記第１のＲＮＡ配列が、細胞中で発現されるｍＲＮＡ配列である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
調節可能なリボザイム分子を作製する方法であって、該リボザイム分子は、別個の標的ＲＮＡ分子を切断するリボザイム配列およびリガンドに結合するリガンド結合配列を含む調節可能なリボザイム分子であって、ここで該リガンドの結合が、該リボザイムの活性を変化させ、該方法が、以下の工程：
該リボザイム配列に連結される、２０〜１００ヌクレオチドのランダムヌクレオチド配列を提供する工程；
該ランダム配列の変異を促進する条件下で、該ランダム配列の変異を促進する条件下で、該ランダム配列を増幅する工程であって、該ランダム配列の変異によって変異配列が生成される工程；
該リガンドに、該変異配列が該リガンドに結合するに好ましい条件下で、変異配列を曝す工程；
該リガンドに結合しない変異配列を除去する工程；
該リガンドに結合する変異配列が得られるまで、該増幅工程および該曝す工程を繰り返す工程であって、ここで、該リガンドに結合する変異配列がリガンド結合性配列でありそして、該リガンド結合性配列および該リボザイム配列がともにリボザイム結合分子である、工程；
リボザイム−リガンド結合性分子を、該リガンドに曝す工程；ならびに
該リガンドが該リガンド結合性配列に結合した場合および結合していない場合の、該リボザイムの活性の変化についてスクリーニングする工程であって、ここリボザイム結合活性の変化がリボザイム−リガンド結合性配列を調節可能リボザイム分子として同定する、工程；
を包含する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調節可能なリボザイムを用いてＲＮＡを切断する方法および組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
リボザイムを、酵素様活性を有するＲＮＡ分子であると定義する。ＲＮＡ触媒による切断の一般的な３経路がある：ウイロイド様ＲＮＡによる切断、Ｙａｌｅ  ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙのＳｉｄｎｅｙ  Ａｌｔｍａｎの研究であるＲＮＡアーゼＰまたはＲＮＡアーゼＰのＲＮＡ成分による切断、Ｙｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  ＣｏｌｏｒａｄｏのＴｈｏｍａｓ  Ｃｅｃｈの研究であるテトラヒメナリボザイムによる切断。現在までに知られている全ての天然に生じるリボザイム（ただし、ＲＮＡアーゼＰを除く）はシスで作用し、そしてトランス、すなわち別の分子上で作用するように設計されなければならない。このことは、酵素活性を有するＲＮＡ分子部分を、基質として扱われる部分から分離すること、および切断すべき標的分子に適切な配列および適切な二次および三次構造を含む基質様性質を付与することにより達成される。標的分子に切断すべき部位の近くにハイブリダイズする相補的核酸配列を加えることにより、特異性が付与され得る。
【０００３】
リボザイムのそれぞれのクラスは、別々の作用機構を用いてヌクレオチドの異なる配列を切断する。その上、それぞれのクラスは、酵素活性のためにどれだけのヌクレオチド塩基が必要であるかに基づいて区別され、そしてある程度までは、意図される標的およびリボザイムは特異性を変えるように操作され得る。
【０００４】
Ｍ１  ＲＮＡ、つまりＥ．  ｃｏｌｉ  ＲＮＡアーゼＰのＲＮＡリボザイムサブユニットは、４００塩基近いＲＮＡ分子であり、それは、前駆体トランスファーＲＮＡを切断して成熟ｔＲＮＡを生成する。他の分子は、Ｍ１  ＲＮＡまたはＲＮＡアーゼＰの基質に変換され得る。この変換は、切断されるべきＲＮＡ中の３’から切断部位までのヌクレオチドと相補的な少なくとも７ヌクレオチドを５’末端に有し、３’末端で、ヌクレオチドＮＣＣＡが相補的なヌクレオチドに直接結合する単離されたオリゴリボヌクレオチドとして特徴付けされる外部ガイド配列を用いて行われる。ここで、非特許文献１に記載のように、Ｎは任意のヌクレオチドであり、そして、切断されるべきＲＮＡ中の相補的なヌクレオチドにハイブリダイズするオリゴリボヌクレオチド中の相補的なヌクレオチドである。非特許文献２は、近年、前駆体ｔＲＮＡ由来の構造に基づくＥ．  ｃｏｌｉ  ＲＮＡアーゼＰの真核等価物についての外部ガイド配列の構築を記載した。
【０００５】
植物および動物から、数種のウイロイド様ＲＮＡリボザイムが見出されている。植物ウイロイド様リボザイムは、２０ヌクレオチドぐらいに小さく設計され得る。中心となるモチーフは、Ｕｈｌｅｎｂｅｃｋが非特許文献３に記載した特有の保存された配列であり、この文献で彼は全てのハンマーヘッドが特定の特徴を共有することを提唱した。ウイロイド様リボザイムのメカニズムは、２’、３’環状リン酸エステルおよび５’ヒドロキシル末端を生成する。
【０００６】
これらの触媒ＲＮＡを近年発見したことにより、ＲＮＡに基づく病原の疾患（すなわち、外因性の原因（例えば、ウイルスまたは細菌）または内因性の原因（例えば、新規なＲＮＡの発現または既に存在するＲＮＡの過露出発現）による、新しいＲＮＡの存在から生じる疾患）を治療する新規な研究法のためのメカニズムを提供する。アンチセンス技術を超えるリボザイムの理論上の利点は、例えば、それらの触媒作用にある。標的病原性ＲＮＡは、特定のリボザイムにより切断される。ＲＮＡの生物学的活性を不可逆的に不活性化すると、その後「逆転」が生じ、切断産物からのリボザイムが解離し、別の標的ＲＮＡ分子と結合する。
【０００７】
しかし、リボザイムのこの利点が、環境条件において不利となることが判明し得る。例えば、病変が細胞遺伝子の過発現から生じる場合、疾患の治療について所望されるのは、メッセージの適切なレベルまでの減少であって、特定の細胞のメッセージの除去または死ではない。このような過発現は、癌腫形成の１つのメカニズムであり、細胞生長に関わる正常な細胞遺伝子が、他の染色体からの正常な形態のバックグラウンド中で、改変形態の過発現または発現を通して脱調節される。このような場合、疾患を有する細胞中で標的ＲＮＡの特定集団のみを不活性化したいため、メッセージのレベルを健常な細胞中で以前に存在していた安定状態のレベルに戻す。リボザイムのような治療は、慎重なおよび長時間調整可能な様式で、治療の環境的応答コントロールを可能とする。このリボザイムは、その活性、すなわち、標的ＲＮＡを不活性化させる速度が、最終産物のフィードバックによる阻害または外的な投与または無害な「共薬剤」の投与中止により調節され得る。
【０００８】
近年の研究により、ＲＮＡ分子が、他のＲＮＡ分子の切断に加えて行い得る触媒機能の驚くべき多様性が示された。非特許文献４および非特許文献５；非特許文献６および非特許文献７；非特許文献８；非特許文献９；非特許文献１０；非特許文献１１；これらの教示は、本明細書中に明確に援用されている。触媒またはリガンド結合という機能を与えられたＲＮＡ分子を、「インビトロでの遺伝的形質（ｉｎ  ｖｉｔｒｏ  ｇｅｎｅｔｉｃｓ）」と呼ばれる（非特許文献１２）中のランダム分子の複合混合物から選択し得る。ランダムで規定された配列を有する大きなプールのＲＮＡ分子を合成し、そして複合混合物（例えば、１００μｇの１００ヌクレオチドＲＮＡ中の約１０１５の個々の配列）を、ある種の選択および富化工程にかける。例えば、カラム上でリガンドに結合する分子に、アフィニティクロマトグラフィーおよびＰＣＲ増幅のサイクルを繰り返し行うことにより、ＥｌｌｉｎｇｔｏｎおよびＳｚｏｓｔａｋ  （１９９０）は、１０１０個のＲＮＡ分子のうち１個が、与えられたリガンドに結合するように折り畳みを有することを評価した。このようなリガンド結合作用を有するＤＮＡ分子が単離されている（ＥｌｌｉｎｇｔｏｎおよびＳｚｏｓｔａｋ，  １９９２；Ｂｏｃｋら、１９９２）。触媒ＤＮＡ分子もまた見出され得る。
【非特許文献１】ＦｏｓｔｅｒおよびＡｌｔｍａｎら、”Ｅｘｔｅｒｎａｌ  Ｇｕｉｄｅ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ  ｆｏｒ  ａｎ  ＲＮＡ  Ｅｎｚｙｍｅ”  Ｓｃｉｅｎｃｅ  １９９０年  第２４９巻  ｐ．７８３−７８６．
【非特許文献２】Ｙｕａｎ，  Ｈｗａｎｇ，およびＡｌｔｍａｎ，”Ｔａｒｇｅｔｅｄ  Ｃｌｅａｖａｇｅ  ｏｆ  Ｍｅｓｓｅｎｇｅｒ  ＲＮＡ  ｂｙ  Ｈｕｍａｎ  ＲＮａｓｅ  Ｐ”  Ｐｒｏｃ．  Ｎａｔｌ．  Ａｃａｄ．  Ｓｃｉ．１９９２年，第８９（１７）巻  ｐ．８００６−８０１０
【非特許文献３】Ｎａｔｕｒｅ  ３２８：５９６−６００  （１９８７）
【非特許文献４】ＲｏｂｅｒｔｓｏｎおよびＪｏｙｃｅ，  １９９０年  Ｎａｔｕｒｅ  第３４４巻  ｐ．４６７，；
【非特許文献５】ＥｌｌｉｎｇｔｏｎおよびＳｚｏｓｔａｋ，  １９９０年  Ｎａｔｕｒｅ  第３４６巻  ｐ．８１８，
【非特許文献６】Ｐｉｃｃｉｒｉｌｌｉら、Ｓｃｉｅｎｃｅ  １９９２年  第２５６巻  ｐ．１４２０；
【非特許文献７】Ｎｏｌｌｅｒら、Ｓｃｉｅｎｃｅ    １９９２年  第２５６巻  ｐ．１４１６；
【非特許文献８】ＥｌｌｉｎｇｔｏｎおよびＳｚｏｓｔａｋ，  Ｎａｔｕｒｅ  １９９２年  第３５５巻  ｐ．８５０；
【非特許文献９】Ｂｏｃｋら、Ｎａｔｕｒｅ    １９９２年  第３５５巻  ｐ．５６４
【非特許文献１０】ＢｅａｕｄｒｙおよびＪｏｙｃｅ，  Ｓｃｉｅｎｃｅ  １９９２年  第２５７巻  ｐ．６３５
【非特許文献１１】Ｏｌｉｐｈｅｎｔら、Ｍｏｌ．  Ｃｅｌｌ．  Ｂｉｏｌ．  １９８９年  第９巻  ｐ．２９４４
【非特許文献１２】Ｓｚｏｓｔａｋ，ＴＩＢＳ  １９９２  年  第１９巻  ｐ．８９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明の目的は、リボザイムを提供することである。このリボザイムの触媒活性は、リボザイムに結合しそして標的核酸への結合または標的核酸の切断に影響を与えるリガンドの存在により、調節または制御し得る。
【００１０】
さらなる目的は、調節可能なリボザイムを用いる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
項目１．別個の標的されるＲＮＡ分子を切断するリボザイム配列および合成されそしてリガンドへの結合能力について選択されるＲＮＡ配列を含む調節可能なリボザイム分子であって、ここで該リガンドの結合が、該標的されるＲＮＡに対する該リボザイムの活性を変化させる、リボザイム分子。
項目２．前記リガンドが、核酸分子、タンパク質、多糖、糖、および有機分子および無機分子からなる群から選択される、項目１に記載のリボザイム分子。
項目３．前記リボザイムが、ハンマーヘッドリボザイム、アクセヘッドリボザイム、イモリサテライトリボザイム、テトラヒメナリボザイム、およびＲＮＡアーゼＰからなる群から選択されるリボザイム由来である、項目１に記載のリボザイム分子。
項目４．前記リボザイムが、ＲＮＡアーゼＰをさらに含むＲＮＡアーゼＰに対する外部ガイド配列である、項目１に記載のリボザイム分子。
項目５．前記リボザイムが、前記リガンドが前記分子に結合するときに不活性化される、項目１に記載のリボザイム分子。
項目６．前記リボザイムが、前記リガンドが前記分子に結合するときに活性化される、項目１に記載のリボザイム分子。
項目７．リガンドが、細胞中に見出される産物であり、そして前記リボザイム活性が、該細胞中で該リガンドに結合することにより変化する、項目２に記載のリボザイム分子。
項目８．前記リガンドが、前記調節可能なリボザイム分子を含む細胞に外因的に投与される共薬剤である、項目１に記載のリボザイム分子。
項目９．遺伝子との組み合わせにおいて調節可能なリボザイムをコードする核酸分子であって、ここで、該調節可能なリボザイムが、別個の標的されるＲＮＡ分子を切断するリボザイム配列および合成されそしてリガンドへの結合能力について選択されるＲＮＡ配列を含み、ここで、該リガンドの結合が、該標的されるＲＮＡに対する該リボザイムの活性を変化させる、核酸分子。
項目１０．前記遺伝子に隣接する核酸配列をさらに含み、ここで該配列が、リボザイムの基質である、項目９に記載の分子。
項目１１．前記配列が、前記遺伝子の５’および３’側にある、項目１０に記載の分子。項目１２．プロモーターおよびマルチクローニング部位をさらに含む、項目９に記載の分子。
項目１３．前記遺伝子の前記産物が、前記リボザイムの前記活性を調節する、項目９に記載の分子。
項目１４．調節可能なリボザイム分子の作製方法であって、該リボザイム分子が、別個の標的ＲＮＡ分子を切断するリボザイム配列および合成されそしてリガンドへの結合能力について選択されるＲＮＡ配列を含み、ここで、該リガンドの結合が、該リボザイムの活性を変化させる方法であって、以下の工程：
標的されるＲＮＡ分子を切断するリボザイム活性を有する配列に結合される、２０〜１００ヌクレオチドのランダムヌクレオチド配列を提供する工程；
該ランダム配列の変異を促進するの条件下で、該ランダム配列を増幅する工程；
該リボザイムの触媒活性を改変するために用いられるリガンドに、該リボザイムが該リガンドに結合するために好ましい条件下で、変異配列を曝す工程；
該リガンドに結合しない変異配列を除去する工程；
該リガンドに結合する変異配列が得られるまで、増幅および結合の工程を繰り返す工程；
リボザイムリガンド結合分子を、リガンドに曝す工程；および
リガンド結合配列に、リガンドが結合するとき、およびリガンドが結合しないときに、リボザイム活性の変化についてスクリーニングする工程；
を包含する、方法。
項目１５．標的ＲＮＡ分子のリボザイム仲介切断を変化させる方法であって、該標的ＲＮＡ分子が切断される部位に調節可能なリボザイム分子を提供する工程を包含し、該リボザイム分子が、別個の標的されるＲＮＡ分子を切断するリボザイム配列および合成されそしてリガンドへの結合能力について選択されるＲＮＡ配列を含み、ここで、該リガンドへの結合が、該標的されるＲＮＡに対する該リボザイムの活性を変化させることを包含する、方法。
項目１６．前記リガンドが、核酸分子、タンパク質、多糖、糖、および有機分子および無機分子からなる群から選択される、項目１５に記載の方法。
項目１７．前記リボザイムが、ハンマーヘッドリボザイム、アクスヘッドリボザイム、イモリサテライトリボザイム、テトラヒメナリボザイム、およびＲＮＡアーゼＰからなる群から選択されるリボザイム由来である、項目１５に記載の方法。
項目１８．前記リボザイムが、ＲＮＡアーゼＰをさらに含む、ＲＮＡアーゼＰに対する外部ガイド配列である、項目１５に記載の方法。
項目１９．前記リボザイムが、前記リガンドが前記分子に結合するときに不活性化される、項目１５に記載の方法。
項目２０．前記リボザイムが、前記リガンドが前記分子に結合するときに活性化される、項目１５に記載の方法。
項目２１．リガンドが、細胞中に見出される産物であり、そして前記リボザイム活性が該細胞中で該リガンドに結合することにより変化する、項目１５に記載の方法。
項目２２．リガンドが、ウイルスに感染した細胞中に見出される産物であり、そして前記リボザイムが、該リガンドに結合することにより活性化される、項目１５に記載の方法。項目２３．項目１５に記載の方法であって、前記調節可能なリボザイム分子が、以下の工程：
標的されるＲＮＡ分子を切断するリボザイム活性を有する配列に結合される、長さが２０と１００との間のヌクレオチドであるランダムヌクレオチド配列を提供する工程；
該ランダム配列の変異を促進する条件下で、該ランダム配列を増幅する工程；
該リボザイムの触媒活性を改変するために用いられるリガンドに、該リボザイムが該リガンドに結合するために好ましい条件下で、変異配列を曝す工程；
該リガンドに結合しない変異配列を除去する工程；
該リガンドに結合する変異配列が得られるまで、増幅および結合の工程を繰り返す工程；
リボザイムリガンド結合配列を、該リガンドに曝す工程；および
該リガンド結合配列に、リガンドが結合するとき、およびリガンドが結合しないときに、リボザイム活性の変化についてスクリーニングする工程；
により作製される、方法。
項目２４．調節可能なＲＮＡ分子を作成する方法であって、該ＲＮＡ分子が、生物学的機能を有する第１ＲＮＡ配列および合成されそして変異されたリガンド結合第２ＲＮＡ配列を含み、ここで、該リガンドの該変異第２ＲＮＡ配列への結合が該第１ＲＮＡ配列の生物学的活性を変化させる方法であって、
以下の工程：
生物学的機能を有する該第１ＲＮＡ配列に結合されるランダムヌクレオチド配列を提供する工程；
該ランダム配列の変異を促進する条件下で、該ランダムヌクレオチド配列を増幅する工程；
該第１ＲＮＡ配列の該生物学的機能を変化させるために用いられるリガンドに、該変異第２ＲＮＡ配列が該リガンドに結合するために好ましい条件下で、変異ランダム配列を曝す工程；
該リガンドに結合しない変異ランダムヌクレオチド配列を除去する工程；
該リガンドに結合する該変異第２ＲＮＡ配列が得られるまで、増幅および結合の工程を繰り返す工程；
該ＲＮＡ分子を、リガンドに曝す工程；および
該リガンド結合変異第２ＲＮＡ配列に、リガンドが結合するとき、およびリガンドが結
合しないときに、該第１ＲＮＡ配列の生物学的活性の変化についてスクリーニングする工程；
を包含する、方法。
項目２５．前記第１ＲＮＡ配列が、細胞中で発現されるｍＲＮＡ配列である、項目２４に記載の方法。
項目２６．ＲＮＡ分子であって、該分子が、生物学的機能を有する第１ＲＮＡ配列および合成されそしてリガンドに結合するように選択される第２ＲＮＡ配列を含む分子であって、ここで、該リガンド結合第２ＲＮＡ配列への該リガンドの結合が、該第１ＲＮＡ配列の該生物学的機能を不活性化または活性化する、ＲＮＡ分子。
項目２７．前記第１ＲＮＡ配列が、細胞中で発現されるｍＲＮＡ配列である、項目２４に記載のＲＮＡ分子。
【００１２】
（発明の要旨）
調節可能なリボザイムの構築を記載している。ここで、リボザイム配列はリガンド結合配列に連結され、リボザイムの活性はリガンドの制御下におかれ、活性化または不活性化するためには、リガンドが存在することが必要である。一部分がリガンドに結合し得、そして他の部分がリボザイムであるＲＮＡ分子が構築される。リガンドに結合する分子を選択した後、２回目の選択プロセスを行う。ここでは、リガンド結合分子が、リガンドまたは「共薬剤」の存在下および非存在下におけるその触媒機能についてアッセイされる。このようにして、調節可能なリボザイムは、リガンド存在下での標的ＲＮＡの切断、またはリガンド非存在下での標的ＲＮＡの切断に用いるために選択される。
【００１３】
この方法および調節可能なリボザイムは、制御された様式において、標的ＲＮＡ分子を切断するのに有用である。標的ＲＮＡ分子が細胞中に存在し、これらのＲＮＡ分子の完全な不活性化により、宿主細胞が殺されることが望ましくない場合に、特に有用である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によって、リボザイムを提供が提供され、このリボザイムの触媒活性は、リボザイムに結合しそして標的核酸への結合または標的核酸の切断に影響を与えるリガンドの存在により、調節または制御し得る。
【００１５】
さらに、本発明によって、調節可能なリボザイムを用いる方法を提供が提供された。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（発明の詳細な説明）
リガンドの存在下または非存在下で調節され得るリボザイムを用いて、標的されるＲＮＡ分子の制御性切断のための方法および組成物が記載されている。１つの場合には、リボザイムはリガンドの存在下で活性であり、他の場合には、リボザイムはリガンドの存在下で不活性である。
【００１７】
標的ＲＮＡが、細胞の生存性に不可欠であり、ＲＮＡの発現レベルの完全な不活性化または除去よりは、減少のみが所望される場合に、この方法は有用である。例えば、癌腫形成の１つの提唱されたメカニズムは、生長および増殖という細胞周期の調節に関係するような細胞遺伝子の過発現である。腫瘍細胞へのみにリボザイムを特異的に送達し得ずに、腫瘍が生じた細胞から正常な細胞までに送達し得る。目標は、腫瘍細胞を再調節することであって、正常細胞ではない。例えば、リボザイムが、細胞の遺伝子の過発現タンパク質産物の存在下でのみ調節可能で活性である場合、相当するＲＮＡの効率的な切断は、このタンパク質の濃度が、全リボザイム分子に全てが結合するために充分なレベルにある場合にのみ起こる。ＲＮＡのレベルはリボザイム切断によって低下するので、タンパク質レベルは低下し、タンパク質が結合しない、従って不活性立体配座である幾分かの量のリボザイム分子が得られる。結局、リボザイム不活性化とＲＮＡ合成との間で、何らかの平衡が得られる。あるいは、リボザイムの送達が非特異的である場合、「共薬剤」の投与により、リボザイムを活性化し得る。ここで、「共薬剤」は、このような細胞中でより高濃度が得られる腫瘍細胞のような急速に増殖する細胞により優先的に取り上げられ得る。リボザイムは、不可欠な細胞遺伝子に対して標的され得、そしてこの共薬剤の存在下のみで活性であり得る。腫瘍量が充分減少または除去された場合、共薬剤の投与は中止され、そして正常細胞に存在するどんなリボザイムも不活性になる。
【００１８】
別の例は、Ｂ型肝炎感染に関連する肝細胞癌における状況である。証拠は、肝細胞の宿主細胞ＤＮＡ中に組み込まれているウイルスゲノムが、細胞の腫瘍細胞への変換のための引き金となることを示唆している。このことは、ウイルス遺伝子、表面抗原、またはトランス活性化因子ｈｂｘの発現、またはそれ自体の組み込みの結果によりなされ得る。後者の場合、表面抗原またはｈｂｘのリボザイム切断によるウイルス遺伝子の発現の不活性化は、なんら効果がない。所望されるものは、細胞が死ぬために細胞の生存に不可欠なＲＮＡのリボザイム切断である。しかし、送達プロセスはしばしば非特異性であるので、リボザイムは、殺されるべきであるウイルスを保有していない細胞にも送達され得る。リボザイムが表面抗原タンパク質またはｈｂｘタンパク質の存在下でのみ活性である場合、これらのウイルスを有する細胞のみが殺される。
【００１９】
逆に、調節可能なリボザイム系は、リボザイムがリガンドの非存在下でのみ活性であるようにも考え出され得る。適切な細胞の機能付けにおいて重要な細胞産物を遮断するように作用する、リプレッサータンパク質の不適切な発現の結果として、細胞が異常である場合、調節可能な遺伝子治療の形態を設計し得る。リプレッサー自体において、リプレッサーのｍＲＮＡの非制限的なリボザイム切断は、異常な細胞作用をもたらす。しかし、リボザイムが抑制遺伝子のタンパク質産物により調節される場合、すなわち、その存在下で不活性である場合、系は自己調節になる。そのｍＲＮＡをリボザイムが切断することによりリプレッサータンパク質のレベルが下がるので、抑制遺伝子は脱抑制され、そしてそのタンパク質が発現される。このタンパク質の濃度がある閾値に達するとき、リボザイム分子は、全てリガンドに結合し不活性化される。
【００２０】
（調節可能なリボザイムの構築方法）
調節され得るリボザイムは、以下に記載の方法により調製され単離され得る。適切なオリゴヌクレオチドがＡｐｐｌｉｅｄ  Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ
（ＡＢＩ，  ８５０  Ｌｉｎｃｏｌｎ  Ｃｅｎｔｅｒ  Ｄｒ．，  Ｆｏｓｔｅｒ  Ｃｉｔｙ，  ＣＡ  ９４４０４）３９２型シンセサイザーで同社の試薬を用いて合成される。一般的な設計基準は図面を参照して以下で説明される。これらは、すべてリボザイムの機能を変えないような改変および変形が可能である。
【００２１】
図１Ａに示すように、ランダム配列１２および与えられた標的ＲＮＡ（示さない）に対する規定のリボザイム配列１４を含む合成された核酸分子１０は、異なる立体配座１０ａ、１０ｂの複合混合物を形成する。リボザイム配列１４は規定されているが、リボザイム部分１４を含む全体分子１０の立体配座は、ランダム配列１２とそれ自体およびリボザイム配列１４との相互作用により決定される。
【００２２】
結合するのに充分な複雑性を有する小さい有機分子、またはタンパク質のような巨大分子のような所望のリガンド２０に結合する立体配座に折り畳まれるこれらの分子１０を選択するために、ＲＮＡ分子１０ａ、１０ｂなどの複合混合物を、ＢｅｎｄｒｙおよびＪｏｙｃｅ，  １９９２により記載されたように、リガンド結合分子を富化させるために、アフィニティクロマトグラフィーおよびＰＣＲ増幅のラウンドを繰り返し行った。図１Ｂに
示したように、これは、不活性基材上にリガンドを固定する工程、分子１０の変異誘発を促進する条件下で、リガンドに結合し得る分子１０を、ＰＣＲまたは等価な方法論を用いて増幅する工程、分子１０とリガンド２０との間であらゆる可能な結合が生じ得る条件下で、増幅した混合物を固定化リガンドに曝す工程、結合しない材料を除去する工程、および増幅プロセスを繰り返す工程により達成される。このようなサイクルを幾らか行った後、ほぼ全ての分子がリガンドに結合し得るＲＮＡ集団が生じる。
【００２３】
変異は、固定した出現頻度でのランダム置換を含む、変異原性オリゴデオキシヌクレオチドのセットを用いることにより、導入され得る。これらの部分的にランダム化されたオリゴヌクレオチドは、わずかなパーセントの不適切なモノマーを有すると予想されるヌクレオシド３’−ホスホルアミダイト溶液を用いて、自動化ＤＮＡシンセサイザー上で生成される。変異原性条件下で、ＰＣＲを行うことにより選択的増幅を各ラウンド行った後、さらに変異を導入した。選択的増幅により得られたＲＮＡは、逆転写され、得られたｃＤＮＡは、ＰＣＲ増幅され、そしてＰＣＲ産物は変異ＲＮＡが分配された子孫を作製するために転写される。
【００２４】
図１Ｃに示すように、ある数の分子１０が、リボザイム部分１４を不活性化するように折り畳まれるべきである。これは、１つの場合には、分子のリボザイム部分の結合手１４ａ、１４ｂが標的ＲＮＡ２４に結合する能力を立体的に（ｓｔｅａｒｉｃ）妨害する結果であり、そして別の場合には、切断を阻害するリボザイムの触媒中心１４ｃの立体配座が変えられることにより生ずる。分子１０のリボザイム活性のこの阻害または不活性化は、共薬剤（またはリガンド）２０の次の結合により軽減される。
【００２５】
あるいは、図１Ｄに示すように、ある数の分子３０が、リガンド２０の存在下においてのみ、不活性立体配座に折り畳まれ、そしてその非存在下では、触媒活性立体配座３１に折り畳まれる。
【００２６】
次いで、リガンド結合ＲＮＡ集団は、共薬剤リガンドによりリボザイムの活性化または不活性化についてスクリーニングされる。選択は、少なくとも２つの方法において行われる。第１の場合、リガンド結合ＲＮＡ分子の純集団を、逆転写酵素を介して２本鎖ＤＮＡに変換し、次いで、インビトロ発現ベクター中にクローニングする。クローニングされた配列を有する個々の細菌の形質転換体を生育し、組換えプラスミドを精製し、そしてリガンド結合／リボザイムＲＮＡをコードする遺伝子を転写した。各クローンからの均一なＲＮＡは、リガンドの存在下または非存在下で切断についてアッセイされる。
【００２７】
このプロセスを、単離され、転写され、そしてアッセイされなければならないクローンの全数を減少させるために、例えば、リガンド結合分子の複合プールの限界希釈を行うことにより、簡易化した。ＲＮＡの濃度および分子の既知の大きさから、単位体積当たりの分子数、すなわち、ＲＮＡ溶液のモル濃度を容易に決定し得る。ＲＮＡの希釈は、統計学的に好ましい値、例えば、アッセイウェル当たり１０ＲＮＡ分子で行われ得る。１００マイクロタイタープレート（９６ウェル）において、約１０５分子が切断についてアッセイされ得る。ＥｌｌｉｎｇｔｏｎおよびＳｚｏｓｔａｋ（１９９０）は、１０１５の異なる配列の原集団中に、与えられたリガンドに結合するように折り畳まれている１０１０個のＲＮＡ分子あたり１個が存在し、そして最終的な調製物中に１０２〜１０３の異なる配列があると評価した。リガンド結合について精製した後、分子のほぼ１００％がリガンドに結合する。１０５の異なるリガンド結合分子からのたった１つの分子のみが、リガンドの存在により、活性化または不活性化されるリボザイムを有するとしたら、この方法は、その分子の単離を可能とする。リガンド結合ＲＮＡは、１０１０倍のオーダーで、アフィニティクロマトグラフィーのサイクル中でのＰＣＲにより富化されたので、かなり低いパーセントで存在するリガンド−調節リボザイムであっても、過度の実験をすることなしに単
離され得る。共リガンドの存在下または非存在下で切断を生じるこれらのウェルは、ＰＣＲ増幅され、クローニングされ、そして個々のクローンの転写物は、リガンドによる不活性化または活性化についてアッセイされる。
【００２８】
上記の方法論は、病原分子、またはタンパク質のような核酸以外の巨大分子の検出を可能にするために改変され得る。リボザイムは、タンパク質のような非核酸リガンドに結合すること、そして結合される場合、リガンドを有するリボザイムの全配列かリボザイムが活性である立体配座に置かれることの両方について選択された配列に連結される。
【００２９】
リボザイムは、特異的な標的されるＲＮＡ分子を切断するように設計される。ハンマーヘッドおよびアクセヘッド（ＨＤＶ）リボザイムおよびテトラヒメナリボザイムからＲＮＡアーゼＰまでの範囲で、種々のリボザイムが利用され得る。ＲＮＡアーゼＰは、全ての原核細胞および真核細胞にとって内因性であり、そして外部ガイド配列を用いて標的されるＲＮＡ分子を切断することを指示し得る。本明細書中に用いたように、調節可能なリボザイムのリボザイム成分は、ＲＮＡアーゼＰ（または、ＲＮＡアーゼＰの原核ＲＮＡ成分のＭ１  ＲＮＡ）を含む系において、リボザイムまたは外部ガイド系（ＥＧＳ）を意味するために用いられる。ここでは、ＲＮＡアーゼＰは、ＥＧＳにまたは溶液中で別々に結合され得る。標的される配列の切断は、リボザイムの選択に依存する。切断される配列は、リボザイムの選択に依存する。例えば、リボザイムがイモリサテライトＲＮＡに由来する場合、切断部位はＮＵＸに従う：ここでＮはいずれのヌクレオチドでもよく、ＸはＧ以外のいずれかのヌクレオチドであり、そしてＵはウリジンである。
【００３０】
（ランダム配列）
ランダムＲＮＡ−リボザイム分子と標的ＲＮＡとの間で、ハイブリダイゼーションまたはリガンドへの結合または塩基対の長さについて、塩基対のセット数は存在しない。なぜなら、これらは、各々のリボザイム系および標的されるＲＮＡで変化するからである。しかし、一般的に、ランダム配列は、特異的なリガンドへの結合について上記のように選択された、２０と１００との間のヌクレオチドを含む。本明細書中では「ランダム」配列と呼んでいるが、この配列は、選択プロセスにもともと用いられたもののみランダムなだけであり、選択プロセスの産物はランダムではなく、規定のリガンドに特異的に結合する特定の配列のセットであるということが理解される。
【００３１】
（リガンドの選択）
リガンドは、核酸分子、タンパク質、多糖または糖、または有機分子または無機分子であり得る。リガンドの性質は、外的に供給され得るように選択され得、例えば少なくとも標的されるＲＮＡを含有する細胞に容易に入るいくつかの非毒性の分子または薬剤であり得、あるいは、制御リガンドが、直されるべき病因に直接または間接的に関係する標的細胞内のいくつかの小代謝産物または巨大分子であるように、内生系全体が設計され得る。例えば、標的ＲＮＡによりコードされるタンパク質は、リガンドになり得る。調節可能なリボザイムの活性は、病原性タンパク質への結合に依存する。標的ＲＮＡのレベルが、リガンド活性化リボザイムによる切断により低下するので、タンパク質リガンドの濃度は低下する。その濃度が、調節可能なＲＮＡ分子が全て占められている濃度より下に低下するとき、リボザイム切断の速度は低下し始める。異なるリボザイム−リガンド親和性について選択することにより、標的ＲＮＡのリボザイム仲介破壊の調節の適切なレベルが、どんな状況においても得られ得る。
【００３２】
標的ＲＮＡ分子の選択
標的ＲＮＡは、標的ＲＮＡの切断が、ＲＮＡ分子の存在および発現の結果として、また
はそれが細胞の生存性に不可欠であることのいずれかにより生じる病原性のプロセスを阻害するように選択される。例えば、ＲＮＡは、細菌病原体またはウイルス病原体の不可欠なタンパク質成分をコードするｍＲＮＡであり得る。ＲＮＡは、細菌またはウイルスの感染または複製に不可欠な細菌ＲＮＡまたはウイルスＲＮＡであり得、特に、例えば、ＲＮＡウイルスの場合はそうである。ＲＮＡは、腫瘍癌遺伝子から転写され得るか、または腫瘍特異的タンパク質をコードし得る。ＲＮＡは、鎌状赤血球貧血の特徴である欠陥ヘモグロビン分子のような、欠陥タンパク質をコードし得る。
【００３３】
本発明は以下の限定されない実施例を参照することにより、さらに理解される。
【実施例】
【００３４】
（実施例１：調節可能なリボザイムを用いるタンパク質生産の阻害）
図２Ａに示したように、調節可能なリボザイムを上記に示したように構築し、図２に示したように細胞４４中で標的ＲＮＡタンパク質４２をコードする標的ＲＮＡ４０を切断した。調節可能なリボザイム分子４５の活性は、タンパク質４２との結合に依存するので、リボザイム４５はタンパク質４２と結合したときだけ活性である。標的ＲＮＡ４０のレベルが、リガンド活性化リボザイム４２および４５による切断により低下するので、タンパク質リガンド４２の濃度が低下する。調節可能なリボザイム分子４５が全部占めている場合よりも低い濃度に、タンパク質４２の濃度が低下するとき、リボザイム切断速度は低下し始める。
【００３５】
調節可能なリボザイム−リガンド親和性の相違について選択することにより、標的ＲＮＡのリボザイム仲介破壊を調節する適切なレベルは、どのような状況下においても達成され得る。
【００３６】
図２Ｂは、リボザイム４５が、外因的に供給される共薬剤リガンド４３に結合し、次いで細胞４４中で標的４０を切断する場合のみ活性である状況を示す。
【００３７】
（実施例２：チバクロンブルー染料によるＨＢＶ基質切断の阻害）
図３Ａは、調節可能なリボザイムの配列（１３８ヌクレオチド）を示す。この配列は、Ｂ型肝炎ウイルス（ＨＢＶ）表面抗原（ＨＢｓＡｇ）ｍＲＮＡ（配列番号１）に対するハンマーヘッドリボザイム（３９ｎｔ）の配列の近隣のチバクロンブルー（ＣＢ）染料結合配列（９９ｎｔ）（ＥｌｌｉｎｇｔｏｎおよびＳｚｏｓｔａｋ，１９９０）を含むＤＮＡオリゴヌクレオチドを合成することにより構築した。このオリゴヌクレオチドをＴ７  ＲＮＡポリメラーゼを用いてインビトロで転写することにより、ＣＢ結合およびハンマーヘッド配列に対応する単一のＲＮＡ分子が得られた。
【００３８】
この分子を、ＣＢの非存在下および存在下で、ＨＢｓＡｇメッセージの切断における活性について試験した。図３Ｂは、１×ＴＢＥ中で８００ボルトで行った４％ポリアクリルアミド電気泳動ゲルを示す。リボザイムに対する基質（ＨＢｓＡｇ  ｍＲＮＡのプレ−Ｓ２／Ｓ領域に対応する８３７ヌクレオチドＲＮＡ）の比は、１：４であった。レーン１〜３、４〜６、７〜９、および１０〜１２は、それぞれ０．５、１、２．５、および４時間のリボザイムと基質との反応時間を表す。レーン１、４、７、および１０は、リボザイム、基質、およびＥＤＴＡを含むコントロール反応である。レーン２、５、８、および１１は、Ｍｇ＋＋の存在下でのリボザイムと基質との反応であり、時間の経過につれて切断が増加したことを表す。レーン３、６、９、および１２は、Ｍｇ＋＋およびチバクロンブルーの存在下でのリボザイムと基質との反応である。リガンドはリボザイム配列に結合されていた。レーン９および１２は、リガンドなしでの反応、つまりレーン８および１１それぞれと比べた、リガンドの存在下での切断の阻害を明らかに表す。
【００３９】
（実施例３：転写または翻訳誘導性ベクター）
系の有用性は、直接的な医学的適用を超えて、さらに基本的なリサーチへの適用にまで広げられ得る。図４Ａ〜Ｄは、遺伝子の発現を調節するためにこの技術をさらに幾通りか用いることを示す模式図である。
【００４０】
第１のスキームでは、図４Ａに示すように、内因性遺伝子に対して、またはプラスミドのトランスフェクションまたはウイルスでの感染により細胞中に続いて導入される遺伝子に対して、または、図４Ｂにも示したように、リボザイムおよび調節しようとする発現と同じベクター上に存在する遺伝子に対して、共薬剤応答リボザイムを選択し得る。例えば、Ｂ型肝炎ウイルス表面抗原（ＨＢｓＡｇ）ｍＲＮＡ  ５４に対するリボザイム５２をコードする合成遺伝子５０（これは、細胞によって容易に取り上げられる共薬剤５６の存在下でのみ活性であり、そしてＨＢｓＡｇメッセージを切断するように選択されている）は、一時的または安定な発現プラスミド５８上で、ＨＢｓＡｇ産生細胞に導入され得る。ＨＢｓＡｇメッセージおよびタンパク質の定常レベルは、スロットブロッティングおよびＥＬＩＳＡのそれぞれにより容易に定量され得る。共薬剤５６を培地に添加する際に、細胞はそれがリボザイム５２に作用するように取り上げるべきであり、ＨＢｓＡｇメッセージ５４を切断し、ＲＮＡおよびタンパク質レベルを減少させる。培地から共薬剤５６を除去する際に、リボザイムを不活性立体配座に戻し、そして転写物およびタンパク質レベルを、それらの定常レベルまで上げなければならない。
【００４１】
図４Ｂに示す系において、一時的なまたは安定な発現ベクター６０を構築する。ここで、ある配列６６に対する調節可能なリボザイム６４の遺伝子６２を、構成性プロモーター６８の制御下に置く。同じプラスミド６０上で同一のプロモーター６８が、マルチクローニング部位７２にクローニングされるあらゆる遺伝子７０の発現を制御する。プロモーター６８の次は配列７４であり、次にマルチクローニング部位７２、次に再び配列７４、次にマルチクローニング部位７２、次に再び配列７４、次にポリアデニール化シグナル７６が続く。マルチクローニング部位７２中でクローニングされるいずれもの遺伝子７０を転写して、ｍＲＮＡ７８を得る。このｍＲＮＡは、５’末端に配列７４をＡＵＧ開始部位７０ａに向かって上流に有し、遺伝子７０のコーディング領域が続き、そして終止コドン７０ｂとポリ（Ａ）末尾７６との間の３’末端に配列７４を有する。調節可能なリボザイム６２が共薬剤７８の存在下で不活性であれば、この共薬剤７８の非存在下で、ベクター６０を細胞中に導入することにより、遺伝子７０  ｍＲＮＡに対する活性リボザイムおよび遺伝子７０の両方を転写する。しかし、遺伝子７０のメッセージは、リボザイム６２により７４部位の５’および３’の両方を切断されて、断片７４ａおよび７４ｂが得られ、そして両末端からのエキソヌクレオチド分解（ｅｘｏｎｕｃｌｅｏｌｙｔｉｃ）攻撃に利用可能である；すなわち、遺伝子７０は不活性化される。共薬剤７８を培地に添加し、そして細胞に入れるとき、リボザイム６２は不活性になり、そして遺伝子７０のｍＲＮＡは、正常に転写されそして翻訳される。従って、遺伝子７０の発現は、リボザイムの誘導性制御下で行われる。
【００４２】
図４Ｃに模式図的に示した別の系は、自己調節発現系の構築を含み、ここで、図４Ｂのリボザイム６２は、遺伝子７０の遺伝子産物８０により調節される。例えば、リボザイム６２は、遺伝子７０のタンパク質産物８０の存在下でのみ活性であり、この点において、配列７４で切断し、そしてメッセージ７０を不活性化し、タンパク質８０の発現の減少を招く。タンパク質レベルが下がるので、リボザイムはより不活性になり、遺伝子７０メッセージレベルは増加する。
【００４３】
転写開始時にランダム配列を添加することにより、翻訳的に活性であるかまたは不活性であるｍＲＮＡをリガンドの結合により選択し得る。共薬剤は、メッセージの５’末端で、構築物の形成の促進または阻害のいずれかを行うので、多くの翻訳要素のいずれかの転
写物への接近可能性を妨げることにより、またはリボゾームへの結合を妨げることにより、翻訳をブロックする。図４Ｄは、調節可能なリボザイム８２リーダー配列８４が、共薬剤８６の非存在下で、ｍＲＮＡ７０の翻訳能力を妨げることを示す。しかし、共薬剤８６が存在するとき、共薬剤８６がリーダー配列８４に結合し、この阻害を減じ、翻訳が行われ得る。この構築物は、その転写とは関係なくメッセージの翻訳を誘導し得、遺伝子産物８８が得られ得る。
【００４４】
改変および変形は、上述の詳細な説明から当業者に明らかである。このような改変および変形は、添付の特許請求の範囲にあるように意図されている。
【００４５】
（配列表）
【００４６】
【数１−１】
2006311864.tif 000002
【００４７】
【数１−２】
2006311864.tif 000003
【００４８】
【数１−３】
2006311864.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１Ａ】図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、および１Ｄは、調節可能な核酸療法の模式図である。図１Ａは、調節可能なリボザイム成分および幾つかの可能な立体配座の模式図である。図１Ｂは、特定のリガンドに結合する調節可能なリボザイムの単離方法の模式図である。図１Ｃは、リガンドに結合したときに触媒活性である調節可能なリボザイムの模式図である。図１Ｄは、リガンドの存在下で触媒不活性である調節可能なリボザイムの模式図である。
【図１Ｂ】図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、および１Ｄは、調節可能な核酸療法の模式図である。図１Ａは、調節可能なリボザイム成分および幾つかの可能な立体配座の模式図である。図１Ｂは、特定のリガンドに結合する調節可能なリボザイムの単離方法の模式図である。図１Ｃは、リガンドに結合したときに触媒活性である調節可能なリボザイムの模式図である。図１Ｄは、リガンドの存在下で触媒不活性である調節可能なリボザイムの模式図である。
【図１Ｃ】図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、および１Ｄは、調節可能な核酸療法の模式図である。図１Ａは、調節可能なリボザイム成分および幾つかの可能な立体配座の模式図である。図１Ｂは、特定のリガンドに結合する調節可能なリボザイムの単離方法の模式図である。図１Ｃは、リガンドに結合したときに触媒活性である調節可能なリボザイムの模式図である。図１Ｄは、リガンドの存在下で触媒不活性である調節可能なリボザイムの模式図である。
【図１Ｄ】図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、および１Ｄは、調節可能な核酸療法の模式図である。図１Ａは、調節可能なリボザイム成分および幾つかの可能な立体配座の模式図である。図１Ｂは、特定のリガンドに結合する調節可能なリボザイムの単離方法の模式図である。図１Ｃは、リガンドに結合したときに触媒活性である調節可能なリボザイムの模式図である。図１Ｄは、リガンドの存在下で触媒不活性である調節可能なリボザイムの模式図である。
【図２Ａ】図２は、リガンドに結合していないときに不活性である、調節可能なリボザイムを用いる細胞中での標的されたＲＮＡの切断工程の模式図である。図２Ａは、標的ＲＮＡにコードされるタンパク質が、ＲＮＡを切断するリボザイムの活性をポジティブに調節する系である。図２Ｂは、リボザイムに結合する共薬剤もまた存在する場合にのみ、リボザイムが標的ＲＮＡに対して活性である系である。
【図２Ｂ】図２は、リガンドに結合していないときに不活性である、調節可能なリボザイムを用いる細胞中での標的されたＲＮＡの切断工程の模式図である。図２Ａは、標的ＲＮＡにコードされるタンパク質が、ＲＮＡを切断するリボザイムの活性をポジティブに調節する系である。図２Ｂは、リボザイムに結合する共薬剤もまた存在する場合にのみ、リボザイムが標的ＲＮＡに対して活性である系である。
【図３Ａ】図３Ａは、調節可能なリボザイムの配列（１３８ヌクレオチド）を示す。この配列は、Ｂ型肝炎ウイルス（ＨＢＶ）表面抗原（ＨＢｓＡｇ）ｍＲＮＡ（配列番号：１）に対するハンマーヘッドリボザイム（３９ｎｔ）の配列の近隣のチバクロンブルー（ＣＢ）染料結合配列（９９ｎｔ）を含むＤＮＡオリゴヌクレオチドを合成することにより構築した。図３Ｂは、１×ＴＢＥ中で８００ボルトで行った４％ポリアクリルアミド電気泳動ゲルを示し、これは、ＣＢの非存在下および存在下で、ＨＢｓＡｇメッセージの切断における活性についてのリボザイムの試験に用いた。リボザイムに対する基質（ＨＢｓＡｇ  ｍＲＮＡのプレ−Ｓ２／Ｓ領域に対応する８３７ヌクレオチドＲＮＡ）の比は、１：４であった。レーン１〜３、４〜６、７〜９、および１０〜１２は、それぞれ０．５、１、２．５、および４時間のリボザイムと基質との反応時間を表す。レーン１、４、７、および１０は、リボザイム、基質、およびＥＤＴＡを含むコントロール反応である。レーン２、５、８、および１１は、Ｍｇ２＋の存在下でのリボザイムと基質との反応であり、時間の経過につれて切断が増加したことを表す。レーン３、６、９、および１２は、Ｍｇ２＋およびチバクロンブルーの存在下でのリボザイムと基質との反応であり、リガンドはリボザイム配列に結合されていた。
【図３Ｂ】図３Ａは、調節可能なリボザイムの配列（１３８ヌクレオチド）を示す。この配列は、Ｂ型肝炎ウイルス（ＨＢＶ）表面抗原（ＨＢｓＡｇ）ｍＲＮＡ（配列番号：１）に対するハンマーヘッドリボザイム（３９ｎｔ）の配列の近隣のチバクロンブルー（ＣＢ）染料結合配列（９９ｎｔ）を含むＤＮＡオリゴヌクレオチドを合成することにより構築した。図３Ｂは、１×ＴＢＥ中で８００ボルトで行った４％ポリアクリルアミド電気泳動ゲルを示し、これは、ＣＢの非存在下および存在下で、ＨＢｓＡｇメッセージの切断における活性についてのリボザイムの試験に用いた。リボザイムに対する基質（ＨＢｓＡｇ  ｍＲＮＡのプレ−Ｓ２／Ｓ領域に対応する８３７ヌクレオチドＲＮＡ）の比は、１：４であった。レーン１〜３、４〜６、７〜９、および１０〜１２は、それぞれ０．５、１、２．５、および４時間のリボザイムと基質との反応時間を表す。レーン１、４、７、および１０は、リボザイム、基質、およびＥＤＴＡを含むコントロール反応である。レーン２、５、８、および１１は、Ｍｇ２＋の存在下でのリボザイムと基質との反応であり、時間の経過につれて切断が増加したことを表す。レーン３、６、９、および１２は、Ｍｇ２＋およびチバクロンブルーの存在下でのリボザイムと基質との反応であり、リガンドはリボザイム配列に結合されていた。
【図４Ａ】図４Ａは、共薬剤の存在下においてのみＨＢｓＡｇを切断する、共薬剤活性化リボザイムの使用を示す模式図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、以下のような発現ベクターの構築を示す模式図である。ここで、ある配列に対する調節可能なリボザイムの遺伝子は、マルチクローニング部位中にクローニングされるいずれの遺伝子の発現をも制御する同一のプロモーターと一緒に構成性プロモーターの制御下におかれる。次にリボザイム活性制御配列、次にマルチクローニング部位、次に、再びリボザイム活性制御配列、次にマルチクローニング部位、次に再びリボザイム活性制御配列、次にポリアデニール化シグナルと続く。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図４Ｂのリボザイムの自己調節発現系の構築物が、遺伝子産物により調節されることを示す模式図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、共薬剤の非存在下で、調節可能なリボザイムリーダー配列は、翻訳されるｍＲＮＡ能力を妨げ、そしてリーダー配列への共薬剤の結合下では、この阻害を減じ、そして翻訳を行い得ることを示す模式図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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